专利名称：增加垂直方向灵敏度的指标装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种指标装置，特别是涉及一种能增加垂直方向灵敏度的指标装置。
指标装置可用来控制电脑显示屏上的游标(Cursor)的移动(Movement)、定位(Positioning)、以及执行(Execution)。指标装置已广泛应用于各种台式及笔记本型电脑的周边设备(Peripheral)，例如键盘(Keyboard)、鼠标(Mouse)、摇杆(Joystick)及遥控器(Remote controller)等。游标于显示屏上移动可有三维移动方式，其中包含X-、Y-、及Z-方向。然而现有指标装置仅能控制游标二维的“移动”，也就是X-、及Y-方向的移动，并且在X-及Y-方向的位置决定后，必须另外触压(Click)按键才能达成“定位”或“执行”的功能。
随着电脑周边设备的多样化及缩小化，如何加强在X-方向及Y-方向产生应变信号的灵敏度，并且增进指标装置在Z-方向产生应变信号的灵敏度以使指标装置兼具有“定位”及“执行”的功能，以代替传统的指标装置通过按另外键来实施“定位”及“执行”的功能，实为当今指标装置设计的重要课题。又随着电脑立体绘图与立体动画的日益普及，现有二维信号传输已不太够用，必须有更有效的方式产生第三维信号传输。因此如何设计一个在Z-方向高灵敏度信号传输的指标装置确为当今指标装置设计的重要课题。
请参阅
图1，其为一现有指标装置10的剖视图。现有指标装置10包括一柱形杆体12用来控制电脑显示屏上的游标(未显示)的两维移动。杆体12又包括一上半部13和一下半部15。一含一孔洞21的基板20用来固定杆体12，多个应变计14垂直地设置于杆体12的下半部15的周围用来感测压力并产生相对应的感测信号，以及一固定胶22填塞于该基板的孔洞以及该杆体底端及该杆体的下半部之间，用来将该杆体底端及该杆体的下半部垂直地固定于该基板的孔洞21内。
请参阅图2，其为另一现有指标装置30的剖视图。现有指标装置30与现有指标装置10的差别在于另加一匝环26于固定胶22外围且置于基板20上，用来在杆体12受到水平外力时有助于使杆体12因弯曲而挤压设置在杆体12上多个应变计14而使其产生应变信号。
请参阅图3及图4。图3为图1或图2所示的指标装置10或30受到水平方向外力时的示意图，其中心线显示受到水平方向外力时而弯曲的方向。杆体12因受水平力的作用而弯曲使设置在杆体12上的应变计14产生弯应变信号(Bending strain signal)Sx1、Sy1。又图4为图1或图2所示的指标装置10或30受到垂直方向外力时的示意图，其中心线显示受到垂直方向外力时的方向。杆体12因受垂直方向的外力作用而压缩，使设置在杆体12上的应变计14产生压力应变信号(Compressive strain signal)Sz1。
现有指标装置10、30杆体12的上半部13与下半部15同为柱形，且与其相对应的基板20上的孔洞21也呈柱形，故当指标装置10、30受到操作者(Operator)加以外力作用时，杆体12的下半部15周围的应变计14因受到基板20和固定胶22的挤压仅能产生X-方向、Y-方向的应变信号(Strainsignal)Sx1、Sy1，而Z-方向的应变信号Sz1十分微弱，其中指标装置30杆体12的下半部15周围虽另加有一匝环26，但也无助于显著地增强Z-方向的应变信号Sz1。又因现有指标装置30多了一个匝环26而增加了材料、点胶次数和工时成本，此为现有指标装置10、30的缺点。
本发明的目的在于提出一种能增加垂直方向灵敏度的指标装置以改善上述缺点。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种指标装置，其包括有一基板，其包括有一孔洞；一杆体，其包括有一上半部及一下半部，该杆体的下半部包括有一向下渐小的锥形体；至少一应变计(strain gauge)，设于该锥形体周围，用来感测压力并产生相对应的感测信号；以及一固定胶，填塞在该杆体的锥形体与该基板的孔洞间并覆盖在该应变计上，用来将该杆体的锥形体垂直地固定于该基板并容置于该基板孔洞内；其中当该杆体被垂直地向下压迫时，位于该锥形体周围的应变计可由该固定胶所产生的反作用力而感测出该杆体垂直向下的压力，并产生相对应的感测信号。
本发明还提供一种指标装置，其包括有一基板，其包括有一孔洞；一杆体，其包括有一上半部及一下半部；至少一应变计(strain gauge)，设于该杆体下半部周围，用来感测压力并产生相对应的感测信号；以及一向下渐小的基座部，安装于该基板的孔洞与该杆体的下半部之间，用来将该杆体垂直地固定在该基板上；其中当该杆体被垂直地向下压迫时，该基板的孔洞对该基座部所产生的反作用力会迫使该基座部向内挤压位于该杆体下半部周围的应变计，因而使该应变计感测出该杆体垂直向下的压力，并产生相对应的感测信号。
下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中图1为现有指标装置10的剖视图；图2为另一现有指标装置30的剖视图；图3为图1或图2所示的现有指标装置10、30受到水平方向外力时的示意图；图4为图1或图2所示的现有指标装置10、30受到垂直方向外力时的示意图；图5为本发明第一实施例指标装置40的剖视图；图6为本发明第二实施例指标装置80的剖视图；图7为本发明第三实施例指标装置100的剖视图；图8为本发明第一实施例指标装置40受到水平方向外力时的示意图；图9为本发明第一实施例指标装置40受到垂直方向外力时的示意图；图10为本发明第二实施例指标装置80受到水平方向外力时的示意图；图11为本发明第二实施例指标装置80受到垂直方向外力时的示意图；图12为本发明第三实施例指标装置100受到水平方向外力时的示意图；图13为本发明第三实施例指标装置100受到垂直方向外力时的示意图；图14为本发明第四实施例指标装置120的剖视图；图15为本发明第四实施例指标装置120受到水平方向外力时的示意图；图16为本发明第四实施例指标装置120受到垂直方向外力时的示意图。
请参阅图5。图5为本发明第一实施例指标装置40的剖视图。本发明第一实施例的指标装置40包括一杆体42、一基板50、至少一应变计44、以及一固定胶52。杆体42包括一上半部43和一下半部45。其中下半部45又包括有一向下渐小的锥形体46。杆体42的下半部45容置并固定于基板50的锥形孔洞51内，使杆体42垂直地向上延伸。
固定胶52填塞于该基板50的孔洞51锥形内表面58及该杆体的下半部45之间，用来将该杆体垂直地固定于该基板50的孔洞51内。固定胶52呈固态，可由环氧树脂(Epoxy)所构成。
杆体42的下半部45的锥形体46为一四角锥，其四个侧边上分别设有一应变计44，用来感测杆体42于四个面上的压力并产生相对应的感测信号。这些应变计44的底端均延伸至杆体42的下半部45，并为固定胶52所覆盖，使应变计44的底端易于感受杆体42垂直向下的压力。
如现有技术一般，应变计44的底端并连接至预设的线路上(未显示)，以将应变计44所产生的信号输出。其中基板50、90若以一印刷电路板Printedcircuit board)的设置时，线路可直接印制于其上。或者基板50、90用其他材料，例如塑胶或金属等等所制成时，线路另设置于一挠性印刷电路板(Flexibleprinted circuit board，FPC)后，再粘附在基板50、90上。
请参阅图6。图6为本发明第二实施例指标装置80的剖视图。此一本发明第二实施例指标装置80与图5中本发明第一实施例指标装置40的差别在于，基板50的孔洞71呈柱形内表面78而非锥形内表面58，杆体42的下半部45仍然形成一向下渐小的锥形体46。
请参阅图7。图7为本发明第三实施例指标装置100的剖视图。此一本发明图7实施例的指标装置100与图5中本发明第一实施例指标装置40的差别在于，杆体62的上半部63与下半部65同为柱形体68，但与其相对应的基板50上的孔洞51仍呈向下缩小的锥形。
杆体62的下半部65的柱形体68为一四角柱，其四个侧边上分别设有一应变计44，用来感测杆体62在四个面上的压力并产生相对应的感测信号。这些应变计44的底端均延伸至杆体62的下半部65，并为固定胶52所覆盖，使应变计44的底端易于感受杆体62垂直向下的压力。
请参阅图8至图13以及图15至图16，其中表示本发明指标装置40、80、100、120受到外力作用的方向包括水平方向及垂直方向。图中的标示FX及FY的箭头表示两水平方向的作用力，标示FZ的箭头表示垂直方向的作用力。指标装置可用来控制一电脑显示屏上的游标(未显示)在X-、Y-方向的移动以及游标的“定位”及“执行”，或者游标在X-、Y-、及Z-方向的三维移动。
请参阅图8，其为本发明第一实施例，指标装置40受到水平方向(X-方向、Y-方向)的外力时的剖视图，其中心线显示受到水平方向外力时而弯曲的方向。当本发明指标装置40受到水平方向(X-方向、Y-方向)的外力Fx、Fy作用时，杆体42除了如图3所示的现有指标装置因受水平力的作用而弯曲致使设置在杆体42上的应变计44产生弯应变信号Sx1、Sy1外，又因水平方向(X-方向、Y-方向)的外力Fx、Fy经由固定胶52产生垂直于应变计44的正向反作用力Rx、Ry再经由固定胶52挤压应变计44使应变计44产生应变信号Sx2、Sy2。故本发明的指标装置40在受到外力作用时能在水平方向(X-方向、Y-方向)产生的总应变信号为Sx1+Sx2、Sy1+Sy2。
请参阅图9，其为本发明第一实施例指标装置40受到垂直方向(Z-方向)的外力时的剖视图，其中心线显示垂直方向的外力方向。当本发明指标装置40受到垂直方向(Z-方向)的外力Fz作用时，杆体42除了如图4所示的现有指标装置因受到Z-方向(垂直方向)的外力时，杆体42因受垂直力的作用而压缩使设置在杆体42上的应变计44产生压力应变信号Sz1外，又因受到垂直方向(Z-方向)的外力Fz经由固定胶52产生垂直于应变计52的正向反作用力Rz挤压应变计44使产生应变信号Sz2。故本发明的指标装置40在受到外力作用时能在垂直方向(Z-方向)产生的总应变信号为Sz1+Sz2。
请参阅图10，其为本发明第二实施例指标装置80受到水平方向(X-方向、Y-方向)的外力时的示意图，其中心线显示受到水平方向外力时而弯曲的方向。当本发明指标装置80受到水平方向(X-方向、Y-方向)的外力Fx、Fy作用时，杆体42除了如图3所示的现有指标装置因受水平方向(X-方向、Y-方向)Fx、Fy的作用而弯曲致使设置在杆体42上的应变计44产生弯应变信号Sx1、Sy1外，又因水平方向(X-方向、Y-方向)的外力Fx、Fy经由固定胶52产生垂直于孔洞71的柱形内表面78的反作用力Rx、Ry，其在锥形体46表面上的应变计44的正向分力Rx′、Ry′，再经由固定胶52挤压应变计44使应变计44产生应变信号Sx2′、Sy2′。故本发明的指标装置80在受到外力作用时能在水平方向(X-方向、Y-方向)产生的总应变信号为Sx1+Sx2′、Sy1+ Sy2′。
请参阅图11，其为本发明第二实施例指标装置80受到垂直方向(Z-方向)的外力时的示意图，其中心线显示垂直方向外力的方向。当本发明指标装置80受到垂直方向(Z-方向)的外力Fz作用时，杆体42除了如图4所示的现有指标装置因受到Z-方向(垂直方向)的外力Fz作用而压缩，使设置在杆体42上的应变计44产生压力应变信号Sz1外，又因受到垂直方向(Z-方向)的外力Fz经由固定胶52产生垂直于孔洞71的柱形内表面78的反作用力Rz，其在锥形体46表面上的应变计44的正向分力Rz′，再经由固定胶52挤压应变计44使应变计44产生应变信号Sz2′。故本发明的指标装置80在受到外力作用时，能在垂直方向(Z-方向)产生的总应变信号为Sz1+Sz2′。
请参阅图12，其为本发明第三实施例指标装置100受到水平方向(X-方向、Y-方向)的外力时的示意图，其中心线显示受到水平方向外力时而弯曲的方向。当本发明指标装置100受到水平方向(X-方向、Y-方向)的外力Fx、Fy作用时，杆体62除了如图3所示的现有指标装置因受水平方向(X-方向、Y-方向)Fx、Fy的作用而弯曲致使设置于杆体62上的应变计44产生弯应变信号Sx1、Sy1外，又因水平方向(X-方向、Y-方向)的外力Fx、Fy经由固定胶52产生垂直于孔洞51的锥形体内表面58的反作用力Rx、Ry，其在柱形体68表面上的应变计44的正向分力Rx″、Ry″再经由固定胶52挤压应变计44使应变计44产生应变信号Sx2″、Sy2″。故本发明指标装置100在受到外力作用时能在水平方向(X-方向、Y-方向)产生的总应变信号为Sx1+Sx2″、Sy1+Sy2″。
请参阅图13，其为本发明第三实施例指标装置100受到垂直方向(Z-方向)的外力时的示意图，其中心线显示垂直外力的方向。当本发明指标装置100受到垂直方向(Z-方向)的外力Fz作用时，杆体62除了如图4所示的现有指标装置因受到Z-方向(垂直方向)的外力Fz的作用而压缩，使设置在杆体62上的应变计44产生压力应变信号Sz1外，又因受到垂直方向(Z-方向)的外力Fz经由固定胶52产生垂直于孔洞51的锥形体内表面58的反作用力Rz，其在柱形体68表面上的应变计44的正向分力Rz″再经由固定胶52挤压应变计44使应变计44产生应变信号Sz2″。故本发明指标装置100在受到外力作用时能在垂直方向(Z-方向)产生的总应变信号为Sz1+Sz2″。
请参阅图14。图14为本发明第四实施例指标装置120的剖视图。本发明第四实施例指标装置120包括一杆体62、一基板90、一基座部92、至少一应变计44、以及一固定胶52。杆体62包括一上半部63及一下半部65。杆体62的一下半部65容置并固定于基座部92的孔洞91内，使杆体62垂直向上延伸。应变计44设置于杆体62下半部65的周围。其中基座部92的外表面包括一锥形部分，并且基座部92与基板90之间，以嵌入射出(Insertmolding)的方式结合，因此二者的介面98为非胶合固着，二者为可相对滑动的锥形面。
固定胶52堵塞于该基座部92中心的孔洞91与该杆体的下半部65之间，用来将该杆体垂直地固定在该基板90上。固定胶52呈固态，可由环氧树脂(Epoxy)所构成。
请参阅图15，其为本发明第四实施例指标装置120受到水平方向(X-方向、Y-方向)的外力时的示意图，其中心线显示受到水平方向外力时而弯曲的方向。当本发明指标装置120受到水平方向(X-方向、Y-方向)的外力Fx、Fy作用时，杆体62除了如图3所示的现有指标装置因受水平方向(X-方向、Y-方向)Fx、Fy的作用而弯曲致使设置在杆体62上的应变计44产生弯应变信号Sx1、Sy1外，又因水平方向(X-方向、Y-方向)的外力Fx、Fy经由固定胶52产生垂直于基板50上锥形孔洞93的锥形内表面98的反作用力Rx、Ry，其在杆体下半部65的柱形体68表面上的应变计44的正向分力Rx、Ry再经由固定胶52挤压应变计44使应变计44产生应变信号Sx2、Sy2。故本发明的指标装置120在受到外力作用时能在水平方向(X-方向、Y-方向)产生的总应变信号为Sx1+Sx2、Sy1+Sy2。
请参阅图16，其为本发明第四实施例指标装置120受到垂直方向(Z-方向)的外力时的示意图，其中心线显示垂直外力的方向。当本发明指标装置120受到垂直方向(Z-方向)的外力Fz作用时，杆体62除了如图4所示的现有指标装置因受到Z-方向(垂直方向)的外力Fz的作用而压缩，使设置于杆体62上的应变计44产生压力应变信号Sz1外，又因受到垂直方向(Z-方向)的外力Fz使该锥形的基座部92相对于该基板90上的锥形孔洞93的内表面98向下滑动产生垂直于锥形内表面98的反作用力Rz，其在杆体下半部65的柱形体68表面上的应变计44的正向分力Rz再经由固定胶52挤压应变计44使应变计44产生应变信号Sz2。故本发明指标装置120在受到外力作用时，能在垂直方向(Z-方向)产生的总应变信号为Sz1+Sz2。
与现有指标装置10、30相比，本发明的指标装置40或80的杆体42的下半部45位于该固定胶52内的部分呈锥形体46，该垂直设置的应变计的底端均延伸至该锥形体46部分，本发明指标装置100、120的杆体62的下半部65位于该固定胶52内的部分虽呈柱形体68，但与其配合的孔洞为锥形孔洞51、93，因而使该应变计的底端更容易感测到该杆体42垂直向下的压力。因此，本发明指标装置40、80、100、或120不仅能增加Z-方向的应变信号灵敏度，也可加强X-方向、Y-方向的应变信号灵敏度。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡按本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属于本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1．一种指标装置，其包括有一基板，其包括有一孔洞；一杆体，其包括有一上半部及一下半部，该杆体的下半部包括有一向下渐小的锥形体；至少一应变计(strain gauge)，设于该锥形体周围，用来感测压力并产生相对应的感测信号；以及一固定胶，填塞在该杆体的锥形体与该基板的孔洞间并覆盖在该应变计上，用来将该杆体的锥形体垂直地固定于该基板并容置于该基板孔洞内；其中当该杆体被垂直地向下压迫时，位于该锥形体周围的应变计可由该固定胶所产生的反作用力而感测出该杆体垂直向下的压力，并产生相对应的感测信号。
2．如权利要求1所述的指标装置，其中该杆体的锥形体为一四角锥，其四个侧边上分别设有一应变计用来感测该杆体向下的垂直压力并产生相对应的感测信号。
3．如权利要求1所述的指标装置，其中该固定胶是由环氧树脂(Epoxy)所构成。
4．如权利要求1所述的指标装置，其中该基板的孔洞为一向下渐小的锥形孔洞，用来容置及固定该下半部的锥形体。
5．如权利要求1所述的指标装置，其中该基板的孔洞为一垂直的柱形孔洞。
6．如权利要求1所述的指标装置，其中该基板为一印刷电路板，其底面设有至少一接线，该杆体的底端也设有一接线电连接至该应变计，该杆体底端的接线以焊接的方式电连接至该电路板底面的接线以传输该应变计所产生的感测信号。
7．如权利要求1所述的指标装置，其中包括有一挠性印刷电路板(flexibleprinted circuit board)设于该基板的底侧，该电路板上设有至少一接线，该杆体的底端也设有一接线电连接至该应变计，该杆体底端的接线以焊接方式电连接至该电路板的接线以传输该应变计所产生的感测信号。
8．一种指标装置，其包括有一基板，其包括有一孔洞；一杆体，其包括有一上半部及一下半部；至少一应变计(strain gauge)，设于该杆体下半部周围，用来感测压力并产生相对应的感测信号；以及一向下渐小的基座部，安装于该基板的孔洞与该杆体的下半部之间，用来将该杆体垂直地固定在该基板上；其中当该杆体被垂直地向下压迫时，该基板的孔洞对该基座部所产生的反作用力会迫使该基座部向内挤压位于该杆体下半部周围的应变计，因而使该应变计感测出该杆体垂直向下的压力，并产生相对应的感测信号。
9．如权利要求8所述的指标装置，其中该杆体的锥形体为一四角锥，其四个侧边上分别设有一应变计用来感测该杆体向下的垂直压力并产生相对应的感测信号。
10．如权利要求8所述的指标装置，其中该基板的孔洞为一向下渐小的锥形孔洞，该基座部由环氧树脂(Epoxy)所构成，用来将该杆体下半部固定于该基板锥形孔洞内。
11．如权利要求8所述的指标装置，其中该基板的孔洞为一向下渐小的锥形孔洞，该基座部为一塑胶套件，固定在该杆体下半部之外并夹钳于该基板的锥形孔洞内。
12．如权利要求8所述的指标装置，其中该基板为一印刷电路板，其底面设有至少一接线，该杆体的底端也设有一接线电连接至该应变计，该杆体底端的接线用焊接方式电连接至该电路板底面的接线以传输该应变计所产生的感测信号。
13．如权利要求8所述的指标装置，其另包括有一挠性印刷电路板(flexible printed circuit board)设于该基板的底侧，该电路板上设有至少一接线，该杆体的底端也设有一接线电连接至该应变计，该杆体底端的接线以焊接方式电连接至该电路板的接线以传输该应变计所产生的感测信号。
14．如权利要求8所述的指标装置，其中该基座部的中心设有一垂直孔洞，该杆体的下半部以一固定胶固定在该基座部的垂直孔洞内。
15．如权利要求14所述的指标装置，其中该固定胶由环氧树脂(Epoxy)所构成。
全文摘要
一种能增加垂直方向灵敏度的指标装置,包括基板,杆体,至少一应变计以及固定胶。基板包括孔洞,杆体下半部包括向下渐小的锥形体,应变计设于锥形体周围,感测压力并产生对应的感测信号,固定胶填塞于杆体的锥形体与基板孔洞之间覆盖在应变计上,将杆体锥形体垂直固定并容置于基板孔洞内,当杆体垂直向下压迫时,位于锥形体周围的应变计可由固定胶所产生的反作用力而感测出杆体垂直向下的压力,并产生对应的感测信号。
文档编号G06F3/033GK1294342SQ99123340
公开日2001年5月9日 申请日期1999年10月22日 优先权日1999年10月22日
发明者廖炳谦 申请人:达方电子股份有限公司